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PORTALE DELLA DIDATTICA

Stabilità idrodinamica per fluidi e plasmi

01USANG, 01USAMT, 01USAPF

A.A. 2023/24

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Matematica - Torino
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Corso di Laurea Magistrale in Physics Of Complex Systems (Fisica Dei Sistemi Complessi) - Torino/Trieste/Parigi

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/06 6 B - Caratterizzanti Discipline ingegneristiche
2020/21
Premessa Questa proposta concerne un insegnamento di tipo interdisciplinare nell'ambito delle materie ingegneristiche che presentano applicazioni di meccanica dei fluidi. Oltre all'ingegneria aerospaziale, i corsi di laurea magistrale potenzialmente interessati possono essere: l'ingegneria meccanica, l' idraulica, l'ambientale, l'energetica, la fisica, la matematica, le telecomunicazioni ed il remote sensing. L'insegnameto si rivolge anche agli studenti che abbiano interesse a seguire nel loro futuro un percorso lavorativo all'interno delle agenzie spaziali internazionali. Introduzione. Lo studio della stabilita' idrodinamica e' fondamentale in molti contesti, a partire dal progetto ingegneristico sino alla geofisica, alla meteorologia, alla scienza dello spazio ed all'astrofisica. In questo corso si presentano in modo molto semplice, finalizzato alla comprensione generale dei concetti e delle fenomenologie, gli aspetti classici e quelli piu' recenti (teoria non modale) della stabilita' idrodinamica applicata a semplici problemi fisici e relative configurazioni geomentriche (flussi confinati da pareti e flussi liberi). Questo include gli effetti associati alla comprimibilita' ed inoltre alcuni cenni a flussi specifici della geofisica e dell'eliosfera.
Premessa Questa proposta concerne un insegnamento di tipo interdisciplinare nell'ambito delle materie ingegneristiche che presentano applicazioni di meccanica dei fluidi. Oltre all'ingegneria aerospaziale, i corsi di laurea magistrale potenzialmente interessati possono essere: l'ingegneria meccanica, l' idraulica, l'ambientale, l'energetica, la fisica, la matematica, le telecomunicazioni ed il remote sensing. L'insegnameto si rivolge anche agli studenti che abbiano interesse a seguire nel loro futuro un percorso lavorativo all'interno delle agenzie spaziali internazionali. Introduzione. Lo studio della stabilita' idrodinamica e' fondamentale in molti contesti, a partire dal progetto ingegneristico sino alla geofisica, alla meteorologia, alla scienza dello spazio ed all'astrofisica. In questo corso si presentano in modo molto semplice, finalizzato alla comprensione generale dei concetti e delle fenomenologie, gli aspetti classici e quelli piu' recenti (teoria non modale) della stabilita' idrodinamica applicata a semplici problemi fisici e relative configurazioni geomentriche (flussi confinati da pareti e flussi liberi). Questo include gli effetti associati alla comprimibilita' ed inoltre alcuni cenni a flussi specifici della geofisica e dell'eliosfera.
Conoscenza dei principi fondamentali dell'instabilità idrodinamica nei flussi di taglio, liberi e di parete con estensione alle configurazioni di moto comprimibile. Conoscenza dei principali metodi di indagine e di analisi numerica e di laboratorio. Conoscenza di: a - principi fondamentali della fisica del plasma, disciplina che trova applicazione sia nel campo del'energetica, dell'ingegneria dello spazio, del trattamento dei materiali, della disinfezione di tessuti e oggetti, della saldatura (ad esempio fusione termonucleare controllata, protezione sonde e stazioni spaziali dal vento solare e dai raggi cosmici, dispositivi di tipo medicale e odontoiatrico, processi di saldatura); b - dei possibili schemi di descrizione teorica dei plasmi; c - elementi di magnetoidrodinamica, con particolare riguardo alla teoria delle onde e delle instabilità.
Conoscenza dei principi fondamentali dell'instabilità idrodinamica nei flussi di taglio, liberi e di parete con estensione alle configurazioni di moto comprimibile. Conoscenza dei principali metodi di indagine e di analisi numerica e di laboratorio. Conoscenza di: a - principi fondamentali della fisica del plasma, disciplina che trova applicazione sia nel campo del'energetica, dell'ingegneria dello spazio, del trattamento dei materiali, della disinfezione di tessuti e oggetti, della saldatura (ad esempio fusione termonucleare controllata, protezione sonde e stazioni spaziali dal vento solare e dai raggi cosmici, dispositivi di tipo medicale e odontoiatrico, processi di saldatura); b - dei possibili schemi di descrizione teorica dei plasmi; c - elementi di magnetoidrodinamica, con particolare riguardo alla teoria delle onde e delle instabilità.
Materie propedeutiche: analisi matematica I e II, geometria, fisica I e II, ed almeno un insegnamento di base di meccanica dei fluidi. Vedi ad esempio: gasdinamica, aerodinamica, meccanica dei fluidi, fluidodinamica, ...
Materie propedeutiche: analisi matematica I e II, geometria, fisica I e II, ed almeno un insegnamento di base di meccanica dei fluidi. Vedi ad esempio: gasdinamica, aerodinamica, meccanica dei fluidi, fluidodinamica, ...
Contenuti i - Introduzione. Concetti base, Trattazione classica, modale, Dinamica Transitoria (problema ai valori iniziali), Comportamento asintotico, Ruolo della viscosita'. (6 ore) ii - Stabilita' temporale di flussi viscosi incomprimibili. Flussi di parete: canale e strato limite. Flussi liberi. Spettri degli autovalori, spettri discreti e spettri continui. Esercizi in aula. (13.5 ore) iii- Stabilita' dei flussi comprimibili. Introduzione. Strati di taglio comprimibili: flusso base e fluttuazioni inviscide. Stabilita' lineare. Strato vorticoso comprimibile. Strato limite comprimibile: flusso medio, instabilita' rispetto alle perturbazioni non-viscose, fluttuazioni viscose. Esercizi in aula. (13.5 ore) iv - Cenni all'instabilita' geofisica. Proprieta' generali. Flussi stratificati, Effetti associati alla rotazione. Esempi presenti nell'atmosfera terrestre. Esercizi in aula. (6 ore) v - Descrizione classica di un plasma, parametri caratteristici deiplasmi, la lunghezza di Debye. Descrizione cinetica dei plasmi. L’equazione di Vlasov. (3 ore) vi - Modelli fluidi per il moto di un plasma: il caso dei gas neutri, modello ad un fluido, modello a due fluidi. Cenni alle equazioni della magnetoidrodinamica: la pressione magnetica, la forma conservativadelle equazioni della magnetoidrodinamica (6 ore) vii - Stati di equilibrio dei plasmi ideali. Stabilita' lineare degliequilibri in magnetoidrodinamica ideale: Instabilita' in presenza di gravita': Instabilita' di Rayleigh-Taylor: B0 = 0, - Instabilita' di Kruskal-Shafranov: B0 ≠ 0, - Instabilita' di Parker, - Instabilita' in presenza di flussi diplasma: l’instabilita' di Kelvin - Helmoltz. Esempi entro l'eliosfera. vento solare, spirale di Parker, interazione tra vento solare e mezzo interstellare (12 ore)
Contenuti i - Introduzione. Concetti base, Trattazione classica, modale, Dinamica Transitoria (problema ai valori iniziali), Comportamento asintotico, Ruolo della viscosita'. (6 ore) ii - Stabilita' temporale di flussi viscosi incomprimibili. Flussi di parete: canale e strato limite. Flussi liberi. Spettri degli autovalori, spettri discreti e spettri continui. Esercizi in aula. (13.5 ore) iii- Stabilita' dei flussi comprimibili. Introduzione. Strati di taglio comprimibili: flusso base e fluttuazioni inviscide. Stabilita' lineare. Strato vorticoso comprimibile. Strato limite comprimibile: flusso medio, instabilita' rispetto alle perturbazioni non-viscose, fluttuazioni viscose. Esercizi in aula. (13.5 ore) iv - Cenni all'instabilita' geofisica. Proprieta' generali. Flussi stratificati, Effetti associati alla rotazione. Esempi presenti nell'atmosfera terrestre. Esercizi in aula. (6 ore) v - Descrizione classica di un plasma, parametri caratteristici deiplasmi, la lunghezza di Debye. Descrizione cinetica dei plasmi. L’equazione di Vlasov. (3 ore) vi - Modelli fluidi per il moto di un plasma: il caso dei gas neutri, modello ad un fluido, modello a due fluidi. Cenni alle equazioni della magnetoidrodinamica: la pressione magnetica, la forma conservativadelle equazioni della magnetoidrodinamica (6 ore) vii - Stati di equilibrio dei plasmi ideali. Stabilita' lineare degliequilibri in magnetoidrodinamica ideale: Instabilita' in presenza di gravita': Instabilita' di Rayleigh-Taylor: B0 = 0, - Instabilita' di Kruskal-Shafranov: B0 ≠ 0, - Instabilita' di Parker, - Instabilita' in presenza di flussi diplasma: l’instabilita' di Kelvin - Helmoltz. Esempi entro l'eliosfera. vento solare, spirale di Parker, interazione tra vento solare e mezzo interstellare (12 ore)
6 CFU, 60 ore (50 ore circa di lezione e 10 ore di esercitazioni in aula). Secondo semestre.
6 CFU, 60 ore (50 ore circa di lezione e 10 ore di esercitazioni in aula). Secondo semestre.
- W.O.Criminale, T.L.Jackson and R.D.Joslin. Theory and Computation in Hydrodynamic Stability, Cambridge Monographs on Mechanics(2012). - C. Chiuderi e M. Velli.Fisica del plasma. Fondamenti e Applicazioni Aastrofisiche. Springer (2011).
- W.O.Criminale, T.L.Jackson and R.D.Joslin. Theory and Computation in Hydrodynamic Stability, Cambridge Monographs on Mechanics(2012). - C. Chiuderi e M. Velli.Fisica del plasma. Fondamenti e Applicazioni Aastrofisiche. Springer (2011).
Modalità di esame:
Exam:
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam:
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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